Java教材课件10多媒体编程.ppt

第10章多媒体编程 教学目的要求1 掌握Java语言播放声音 处理图形和图像的方法 2 掌握Java语言实现动画的方法 并能够对其实现进行优化 10 1检索与使用声音文件 简单声音文件播放多媒体功能在Applet中是必不少的一部分 优美的音乐 漂亮的界面往往是一个成功网页所必需具备的条件 在JDK1 0上 Java只支持以单声道8KHz的采样频率存储的au格式的声音文件 但是 Java2的API以及声音包提供了强大的音频格式的支持 Java2平台增加了对AIFF WAV以及MIDI等声音文件类型的支持 由于Java采用了JVM虚拟机机制 一个Java程序就可以运行在任何一个安装了Java虚拟机的系统上 这样就使得Java程序与操作平台无关 因此 在Java环境下播放声音的方法与计算机硬件无关 从而简化了Java处理多媒体的编程难度 Java在Applet小应用程序中提供的最简单的声音播放技术是使用Applet类中的play 方法播放声音文件 下面就介绍一下这种播放声音文件的方法 play 方法的格式如下 publicvoidplay URLurl publicvoidplay URLurl Stringname play URLurl 方法能播放URL地址为url的声音文件 而play URLurl Stringname 方法则能播放URL地址为url 文件名为name的声音文件 如果系统没有找到该声音文件 计算机将不播放任何声音 例10 1 简单声音文件播放应用举例 播放声音剪辑文件test wav 该声音文件位于Applet小应用程序所在目录中 播放当前目录下的声音文件test wav Li10 01 javaimportjava awt importjava applet publicclassLi10 01extendsApplet publicvoidstart play getCodeBase test wav publicvoidpaint Graphicsg 用来在屏幕上显示正在播放的声音文件信息g drawString 正在播放音乐 getCodeBase test wav 5 10 在运行本例程序前 读者要确认在Li10 01程序所在目录中存放有test wav声音文件 而程序中的getCodeBase 方法返回Applet小应用程序的URL play 方法只能播放声音文件一次 如果希望循环播放声音文件 或随时停止播放 则该方法不能满足需要 AudioClip对象 在Java程序中 可以利用java applet包中的AudioClip类进行播放声音文件 并且可以通过该类中的方法对声音文件的播放进行高级控制 该类在java applet AudioClip类库中定义 下面介绍其具体实现 1 使用import语句引入该类库 格式如下 importjava applet AudioClip 或importjava applet 2 创建AudioClip对象并用getaudioClip 方法将其初始化 格式如下 AudioClipaudio getAudioClip getCodeBase AudioFileName au 其中 audio是创建的AudioClip对象 getAudioClip 方法将声音文件从Internet网络上装入Applet小应用程序 getCodeBase 返回Applet小应用程序的URL AudioFileName au是声音文件名 如果它位于Applet小应用程序目录的子目录中 还必须包含相应的路径 3 利用下面AudioClip类提供的3个有关声音播放的方法进行播放控制 play 播放声音文件一次 loop 循环播放声音文件 stop 停止正在播放或循环播放的声音文件 AudioClip接口是一个播放声音文件的简单抽象 每一个AudioClip都可以独立播放 并且多个AudioClip也可以同时播放 最终的声音是一个混合的合成声音 把声音加载到AudioClip对象中 启动 停止和循环播放声音文件 可以用applet的getAudioClip 方法把它装载进入AudioClip对象 利用getAudioClip 方法加载声音文件有两种格式 AudioClipgetAudioClip URLurl AudioClipgetAudioClip URLurl Stringname getAudioClip 方法的参数URL指明声音文件的位置 参数name是指明声音文件名 假设 gun wav 是指当前目录下的声音文件 下面的代码行说明加载声音文件进入剪贴对象 AudioClipco getAudioClip getCodeBase gun wav getAudioClip 方法仅仅能在applet内调用 在Java应用程序里是不能使用该方法的 随着JAVA2的引入 应用程序可以用Applet类的newAudioClip 方法装入声音文件 newAudioClip 方法格式为 publicstaticfinalAudioClipnewAudioClip URLurl 前面使用getAudioClip 方法加载声音文件的代码可以改写为下面的代码以用于Java应用程序 AudioClipco newAudioClip gun wav 该方法也是java applet Applet类的一部分 可以用于Applet 也可以用于非Applet程序 Applet可以使用getCodeBase 和getDocumentBase 获得的参数构造URL来使用音频文件 getCodeBase 方法获取Applet类文件所在位置的URL地址 返回的地址可以是因特网上的一个地址 也可以是本地磁盘上的一个位置 用于因特网地址的标准协议是http 本地地址的协议是File getDocumentBase 方法获取HTML文档的URL地址 现在 可在任何地方使用方法play 播放声音文件了 play 一旦被调用立刻开始播放声音 但有一点要注意 如果声音文件不存在 AudioClip对象的值将是空的 但程序不会有出错信息 在编写程序过程中可以通过对该条件进行判断来检测声音文件是否存在 例10 2 高级声音播放示例 下面是一个在Applet中利用AudioClip类控制声音文件播放的例子 高级声音播放示例 Li10 02 javaimportjava awt importjava applet importjava awt event publicclassLi10 02extendsAppletimplementsActionListener AudioClipsound 创建AudioClip对象ButtonplayS newButton 开始播放 创建三个按钮ButtonstopS newButton 停止播放 ButtonloopS newButton 循环播放 publicvoidinit applet程序运行后首先调用init 方法playS addActionListener this stopS addActionListener this 动作监听器 监视按钮的动作以响应该事件loopS addActionListener this 当响应事件时将调用actionPerformed 方法 add playS add stopS add loopS 使按钮显示在浏览器窗口中try 用getAudioClip方法将AudioClip对象初始化 获取声音文件名sound getAudioClip getDocumentBase test wav catch Exceptione publicvoidactionPerformed ActionEventevn Objectobj evn getSource getSource 将返回触发事件的按钮名称if obj playS 判断触发的事件按钮sound play 播放一次声音文件 elseif obj stopS sound stop 停止播放声音文件 else sound loop 循环播放声音文件 编写如下的HTML文件 命名为Li10 02 htm保存 为运行该Applet做准备 后面的Applet程序也可以按如下格式改写即可 播放声音的Java小应用程序 10 2图形与动画 Java具有很强大的处理图形和动画的功能 它可以处理图形 Graphic 图像 Image 以及制作动画 Animation 等 图形与文本 Java处理图形最基本也是最重要的类就是java awt Graphics类 用这个类可以完成绘制简单的图形 例如画线 写字 画几何形状等 Java语言的类库中提供了丰富的绘图方法 其中大部分对图形 文本 图像的操作方法都定义在Graphics类中 因为Graphics类是java awt程序包的一部分 因此 每当进行图形 文本 图像的处理时 必须先把该类库导入Java程序 即在源文件的头部写上 importjava awt Graphics 当想要在屏幕上绘制图形 文本 图像时 并不需要直接使用new来产生一个Graphics类的对象实例 只需要有一个画板 在这个画板上它就可以进行各种各样的画图操作 画板是需要有一个实体的 而java awt Component类代表着所有的Java组件具有getGraphics 方法 返回一个图形对象 这样就可以在所有的Java组件上进行画图操作了 而在java awt Applet类的paint 方法中 可以得到一个Graphics对象的引用 这是系统直接将生成好的Graphics对象通过参数形式传递给paint 方法 因此 只要在这个对象上进行图形 文本及图像的绘制操作 就可以在屏幕上看到所显示的结果 Graphics类的方法有很多 对于部分方法读者可以在教材中查询到 图形的绘制颜色一般是通过setColor Colorc 方法来改变的 当需要以某一种新的颜色来绘制某一个图形时 就需要设定一种新的颜色对象然后通过setColor 方法来改变它 通常可以经过Color类的静态属性来创建一个指定颜色的颜色对象 如创建一个白色对象为 Colorc Color WHITE Color类的静态颜色属性是有很多的 常用的有WHITE 白色 BLACK 黑色 BLUE 蓝色 CYAN 青色 GRAY 灰色 GREEN 绿色 ORANGE 橙色 PINK 粉红色 RED 红色 YELLOW 黄色 等 当在绘制文字的时候 首先需要设定好字体 Graphics对象调用setFont Fontf 方法来设定 字体设定好之后 就可以在指定的位置绘制字了 例10 3 绘制简单的图形 importjava awt Graphics importjava awt Color importjava awt Font publicclassLi10 03extendsjava applet Applet publicvoidpaint Graphicsg g drawLine 6 150 50 50 绘制直线g drawLine 6 150 50 150 g drawRect 60 30 100 30 绘制矩形g draw3DRect 60 160 100 30 true 绘制3D矩形 true表示3D效果是凸的g drawRoundRect 60 200 100 40 10 10 绘制圆角矩形g drawArc 200 50 10 8 0 45 g drawOval 200 150 80 80 g drawString 测试绘制文字 200 250 绘制字符串Colorc Color RED 创建一个红色颜色对象g setColor c 设置绘图颜色为红色g fillOval 200 100 100 40 绘制填充椭圆g setColor Color PINK g fill3DRect 60 80 100 30 true 绘制三维矩形g setColor Color BLUE g fillArc 200 200 100 80 0 45 绘制填充弧Fontf newFont 黑体 Font ITALIC 60 创建字体对象g setFont f 设置绘图字体g drawString 欢迎访问 10 300 绘制字符串 编译该程序并编写相应的HTML文档 运行后在浏览器窗口内将会绘制出各种图形和文字 由此可见 在Applet程序中画图是相当简单的 只要在paint 方法中写出画图语句即可 图像 Image类是Java进行动画的基础 Java支持两种常用的图像格式 JPEG和GIF Image就是用已有的JPEG GIF等图片生成的对象 在Applet中显示图像需要两个步骤 加载图像数据和显示图像 1 获取图像数据Imagepicture getImage URL Stringfilename 说明 1 该方法在Applet中定义 返回值是一个Image类对象 2 Image是java awt中的类 封装了图像的信息 并提供获取图像有关信息的方法 以便得到有关图像的属性 例如用getHeight ImageObserverobserver 获取图像的高度 用getWidth ImageObserverobserver 获取图像的宽度 两个获取图像高度和宽度的方法中的参数是ImageObserver 界面 型的对象 只定义一个方法 imageUpdate Component类实现了该界面 3 第一个参数为图像文件的URL地址 和获取音频文件URL地址一样 也可用Applet的方法 getCodeBase和getDocumentBase通过相对路径获取图像数据 第二个参数为图像文件名字符串 Java支持的图像文件有 gif和 jpg 4 编程时 加载图像数据的工作在init 方法中进行 图像的下载工作由awt自动生成一个线程在后台异步完成 2 显示图像drawImage Imageimg intx inty intwidth intheight Colorbgcolor ImageObserverobserver 说明 1 该方法在Graphics类中定义 所以应该在Applet的paint 方法中借助Graphics类对象来调用 2 img是要显示的图像文件 x y 是指定显示位置的左上角坐标 Applet显示区的坐标系 width和height是指定显示图像的大小 bgcolor 指定图像的背景颜色 observer是跟踪图像下载情况的ImageObserver型参数 在调用异步方法时 都要给出一个这种参数 以调用它的imageUpdate 方法对下载的图像不断更新 例10 4 在浏览器窗口中显示图像示例 importjava awt importjava applet publicclassLi10 04extendsApplet Imageimg publicvoidinit 构造函数 并初始化获取图像对象img getImage getDocumentBase image wu jpg publicvoidpaint Graphicsg Paint 方法用于绘制组件g drawImage img 0 0 this Fontf newFont 楷体 GB2312 Font ITALIC 48 g setFont f g setColor Color WHITE g drawString 这是一个测试 50 300 用白色写 该程序显示HTML文档所在目录下image子目录中的wu jpg图片 并且同时还在这个图片上显示 这是一个测试 文字 上面介绍的只是简单图像加载的例子 但是当在一个Applet上同时加载几个图像时 会发现所有图像并非一下子显示出来 而是从顶部开始慢慢显示 同时整个画面伴随着强烈的闪烁 这种现象尤其是从网络上装载图像时会更加明显 产生这种现象的原因就是图像数据在尚未完全准备好的情况下就开始显示了 init 方法在调用getImage 方法把所有图像都装载进来的时候 仅仅是生成了一个Image对象返回给调用者 但这并不表示图像文件已经被装载到内存中 并且因为图像一般比较大所以从网络加载到内存中也需要一个过程 所以程序产生的加载图像的效果就不会那么完美 从而产生闪烁现象 为了解决这个问题 Java提供了java awt MediaTracker类 MediaTracker是个非常有用的类 它能自动追踪一个或多个图片的装载进度 最简单的使用形式是 建立MediaTracker的一个实例 在载入图片对象之后 使用MediaTracker对象的addImage 方法来添加需要跟踪的图片对象 然后在显示图片对象之前 使用waitForAll 方法跟踪图片对象的下载状态 当所有的图像的数据都装载完之后再进行显示 这时就不会出现因等待图像下载而出现的闪烁现象 MediaTracker类只有一个构造函数 MediaTracker Componentc 它的含义是为给定组件创建一个跟踪媒体的MediaTracker对象 同时MediaTracker类还提供了一些常用的方法 addImage 把图片添加到所跟踪的图片组中 checkAll 检查所有图片是否下载完毕 waitForAll 开始载入所有图片 waitForID 开始载入所有带标识的图片 例10 5 使用MediaTracker类显示图像的示例 在该例中将显示四个图像文件 该程序利用了MediaTracker类中的方法 在显示图像以前已先把图像读取到内存中 Li10 05 javaimportjava applet Applet importjava awt publicclassLi10 05extendsApplet privateImagetestImage privateMediaTrackermt 声明一个MediaTracker类实例对象publicvoidinit mt newMediaTracker this 对mt实例做初始化testImage newImage 4 for inti 0 i 4 i testImage i getImage getDocumentBase ball i 1 jpg mt addImage testImage i i 把图片加载到所跟踪的图片组中 try mt waitForAll 等待所有图片加载完 catch InterruptedExceptionie waitForAll 方法会抛出InterruptedException init publicvoidpaint Graphicsg for inti 0 i 4 i if mt checkID i true 检查标号为i的图片是否完成下载g drawImage testImage i 80 i 0 this 把内存中的图像拷贝到屏幕上 编译并运行本程序 在显示效果时会发现 四个图像几乎是同时被显示在屏幕上 动画 动画是由一系列的静态画面组成的 动画的本质就是运动的图形 一系列连续显示的静止图形会给我们一种连续动画的假象 Java中实现动画的基本原理是利用人眼的暂停效果在屏幕上产生一系列连续的图像来造成运动的效果 根据人的视觉原理 一般的动画播放速率应达到每秒30帧左右才能保证动作的连续性 不会造成跳动的感觉 动画播放速率越高 所表现的动作就越细腻 在计算机上实现动画 就必须不停地更新动画帧 为了能够不断地更新屏幕 需创建一个线程来循环实现动画 这个循环要跟踪当前帧并响应周期性的屏幕更新要求 在Java中 不管是Applet程序还是Application程序 实现动画效果的关键就是使用线程 因为只有这样才可以不断地进行图像之间的切换而达到动画的目的 以下是在Java中实现动画线程的一般步骤 1 在Applet类中实现Runnable接口 其表现形式是 publicclasstestAnimationextendsAppletimplementsRunnable 2 程序最开始时执行init 方法 所以需在该方法内完成获取或加载图像的操作 3 改写start 方法 在其中产生一个动画线程并启动它 start 方法的写法如下 publicvoidstart if runner null runner newThread this runner start 4 改写stop 方法 以使线程结束时释放内存 在其中编写结束线程的程序代码 stop 方法的写法 publicvoidstop runner null 5 编写run 方法 启动了动画线程后 run 方法将被自动调用 控制动画的循环就放在这里 每次循环都会调用repaint 方法去绘制一帧图像 6 编写paint 方法 在该方法中绘制一帧图像 例10 6 由两幅图片交替显示而产生动画效果的例子 两幅图像的文件名分别为0 jpg和1 jpg 存放于Applet小应用程序所在的目录内 两幅图像将交替显示 importjava applet importjava awt publicclassLi10 06extendsAppletimplementsRunnable 在Applet类中实现Runnable接口Imageimages intcount 0 Threadthread publicvoidinit 完成加载图像的操作images newImage 2 MediaTrackertracker newMediaTracker this for inti 0 i 2 i images i getImage getCodeBase i jpg tracker addImage images i 0 tracker checkAll true images 0 getImage getDocumentBase img1 jpg images 1 getImage getDocumentBase img2 jpg 在init 方法中也可使用注释的语句直接获取图像文件 但本例中使用了MediaTracker类主要是为了使图像显示前先把全部图像下载到用户的内存中 publicvoidstart 创建动画线程并启动该线程thread newThread this thread start publicvoidstop 改写stop 方法thread null publicvoidrun 启动线程后将自动调用run 方法 在run 方法内产生一个控制动画的循环intdelay 1000 while true count 0 repaint repaint 将调用paint 方法画一帧图像count try Thread sleep delay catch Exceptione publicvoidpaint Graphicsg if images count null g drawImage images count 0 0 this 例10 7 利用绘图工具显示动画效果 通过绘图工具绘制一个红色圆 然后利用Java的动画功能使其从左向右移动 importjava awt importjava applet publicclassLi10 07extendsAppletimplementsRunnable intxpos 保存圆心的 坐标 因为圆左右平移 所以Y坐标不变Threadrunner booleanpainted false publicvoidinit xpos 0 publicvoidstart if runner null runner newThread this 创建一个新的动画线程runner start 启动线程 publicvoidstop if runner null runner null 使用线程释放所占的资源 publicvoidrun while true for xpos 0 xpos 400 90 xpos 3 产生一个循环 使圆心的X坐标不断更换repaint try Thread sleep 100 catch InterruptedExceptione if painted painted false publicvoidpaint Graphicsg g setColor Color white 设置绘图颜色为白色g fillRect 0 0 getSize width getSize height 在绘图区绘图一个全屏的白色矩形g setColor Color red 设置绘图颜色为红色g fillOval xpos 20 90 90 绘制一个填充的圆painted true 上面的两个程序都实现了帧动画连续播放的效果 但是两个程序在运行时都会发现帧动画播放过程中会出现明显的闪烁现象 这与帧动画连续平滑播放的初衷相违背 通过分析和研究后发现造成闪烁的原因在于repaint 方法 程序每一次调用repaint 方法时 就等于调用update 方法 而update 方法所做的工作就是先消除原有画面 然后再去调用paint 方法完成重画操作 在画面被清除的过程中 整个画面会被缺省的灰色填充 重画操作又将需要显示的画面覆盖掉灰色填充的画面 这样就产生了在两个连续画面之间出现灰色填充画面 这就是造成画面产生闪烁的原因 很显然 消除画面的频率越快 闪烁现象越严重 这个问题在显示速度比较慢的机器上或者重画动作比较多的情况下 常常会非常严重 要消除该闪烁现象 最简单的方法是采用减少不必要的重画动作 重载update 方法 publicvoidupdate paint g 此时update 方法不进行清除Applet显示区域的操作而直接进行连续图像的绘制 从而有效避免了闪烁现象的产生 在本程序中动画使用的图像都是一单独的文件 而当程序中遇到点阵内容很多的图像需要显示时 系统实时的点阵重画需要消耗大量的时间和资源 这样仅使用重载update 方法是不能够消除闪烁现象的 此时只有使用双缓冲区技术才可完全消除闪烁现象 双缓冲 双缓冲区是指用次画面的图像覆盖主画面的图像 其中主画面是指可见的对应屏幕的图像 次画面是指不可见的对应于主画面的尺寸相同的图像 双缓冲区技术 主画面的图像直接在屏幕上显示 在绘制连续动画时 首先清除次画面的内容 然后在次画面中绘制图像 等次画面中的图像绘制完成后 再将次画面的全部内容载入主画面进行显示 因为在主画面中不进行清除Applet显示区内容的操作 所以主画面在屏幕上显示时就不会产生闪烁现象 使用双缓冲技术时 必须利用creatImage 方法建立图像对象 此外还需要一个Graphics类的对象 用来将下一个要显示的画面绘制到缓冲区中 但是并不是真正地显示到屏幕上 当画面成功地绘制到缓冲区之后 再利用drawimage 方法将当前缓冲区的Image对象绘制到Applet区域中 并且迅速地覆盖前一个画面 在覆盖的过程中并不清除原来画面的背景 所以能够有效地减少闪烁的情况 也就是说把原来影像清除 显示影像的复杂工作由看不见的Image对象来进行 而在Applet上则只是单纯地将画面覆盖而已 它的具体实现步骤如下 1 在init 方法内创建一张空白图像作为后台图像 ImageBufferImg creatimage getSize width getSize height GraphicsBufferG BufferImg getgraphics 2 把原来paint 方法中的绘图动作都先转移到备用屏幕BufferG上进行操作 相当于在缓冲屏